Lazer və materiallar arasında qarşılıqlı əlaqə bir çox fiziki hadisələri və xüsusiyyətləri ehtiva edir. Növbəti üç məqalə həmkarlarına lazer qaynaq prosesi ilə bağlı üç əsas fiziki hadisəni təqdim edəcək.lazer qaynaq prosesi: lazer udma dərəcəsinə və vəziyyətin dəyişməsinə, plazmaya və açar deşiyi effektinə bölünür. Bu dəfə biz lazer və materialların vəziyyətindəki dəyişikliklər və udma dərəcəsi arasındakı əlaqəni yeniləyəcəyik.
Lazer və materiallar arasındakı qarşılıqlı təsir nəticəsində maddənin vəziyyətindəki dəyişikliklər
Metal materialların lazerlə emalı əsasən fototermal effektlərin termiki emalına əsaslanır. Lazer şüalanması materialın səthinə tətbiq edildikdə, müxtəlif güc sıxlıqlarında materialın səth sahəsində müxtəlif dəyişikliklər baş verəcəkdir. Bu dəyişikliklərə səthin temperaturunun yüksəlməsi, ərimə, buxarlanma, açar deşiklərinin əmələ gəlməsi və plazma əmələ gəlməsi daxildir. Bundan əlavə, materialın səthinin fiziki vəziyyətindəki dəyişikliklər materialın lazerin udulmasına çox təsir edir. Güc sıxlığının və fəaliyyət müddətinin artması ilə metal material vəziyyətində aşağıdakı dəyişikliklərə məruz qalacaq:
Zamanlazer gücüsıxlığı azdır (<10 ^ 4w/sm ^ 2) və şüalanma müddəti qısadır, metal tərəfindən udulmuş lazer enerjisi yalnız materialın temperaturunun səthdən içəriyə yüksəlməsinə səbəb ola bilər, lakin bərk faza dəyişməz olaraq qalır. . Əsasən hissələrin tavlanması və faza çevrilməsinin bərkidilməsi müalicəsi üçün istifadə olunur, alətlər, dişlilər və rulmanlar çoxluq təşkil edir;
Lazer gücünün sıxlığının artması (10 ^ 4-10 ^ 6w/sm ^ 2) və şüalanma müddətinin uzanması ilə materialın səthi tədricən əriyir. Giriş enerjisi artdıqca, maye-bərk interfeysi tədricən materialın dərin hissəsinə doğru hərəkət edir. Bu fiziki proses əsasən metalların səthinin yenidən əriməsi, ərintiləri, üzlükləri və istilik keçiriciliyi qaynaqları üçün istifadə olunur.
Güc sıxlığını daha da artırmaqla (>10 ^ 6w/sm ^ 2) və lazerin təsir müddətini uzatmaqla, material səthi nəinki əriyir, həm də buxarlanır və buxarlanmış maddələr material səthinin yaxınlığında toplanır və plazma əmələ gətirmək üçün zəif ionlaşır. Bu nazik plazma materialın lazeri udmasına kömək edir; Buxarlanma və genişlənmə təzyiqi altında maye səthi deformasiyaya uğrayaraq çuxurlar əmələ gətirir. Bu mərhələ lazer qaynağı üçün istifadə edilə bilər, adətən 0,5 mm daxilində mikro birləşmələrin istilik keçiriciliyi ilə qaynaqlanır.
Güc sıxlığını daha da artırmaqla (>10 ^ 7w/sm ^ 2) və şüalanma müddətini uzatmaqla, material səthi güclü buxarlanmaya məruz qalır və yüksək ionlaşma dərəcəsinə malik plazma əmələ gətirir. Bu sıx plazma lazerə qoruyucu təsir göstərir, lazerin materiala daxil olan enerji sıxlığını xeyli azaldır. Eyni zamanda, böyük bir buxar reaksiya qüvvəsi altında ərimiş metalın içərisində adətən açar dəlikləri kimi tanınan kiçik dəliklər əmələ gəlir, açar deliklərinin olması materialın lazeri udması üçün faydalıdır və bu mərhələ lazerin dərin birləşməsi üçün istifadə edilə bilər. qaynaq, kəsmə və qazma, zərbə ilə sərtləşdirmə və s.
Fərqli şəraitdə müxtəlif metal materiallarda lazer şüalanmasının müxtəlif dalğa uzunluqları hər mərhələdə güc sıxlığının xüsusi qiymətləri ilə nəticələnəcək.
Lazerin materiallar tərəfindən udulması baxımından materialların buxarlanması bir sərhəddir. Material buxarlanmaya məruz qalmadıqda, istər bərk, istərsə də maye fazada, onun lazerin udulması yalnız səthin temperaturunun artması ilə yavaş-yavaş dəyişir; Material buxarlandıqdan və plazma və açar dəlikləri əmələ gətirdikdən sonra materialın lazerin udulması qəfil dəyişəcək.
Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, lazer qaynağı zamanı materialın səthində lazerin udulma dərəcəsi lazerin gücü sıxlığı və material səthinin temperaturu ilə dəyişir. Material ərimədikdə, materialın lazerə udulma sürəti material səthinin temperaturunun artması ilə yavaş-yavaş artır. Güc sıxlığı (10 ^ 6w/sm ^ 2)-dən çox olduqda, material şiddətlə buxarlanır və açar deşiyi əmələ gətirir. Lazer çoxlu əks olunma və udma üçün açar dəliyinə daxil olur, nəticədə materialın lazerə udma dərəcəsi əhəmiyyətli dərəcədə artır və ərimə dərinliyi əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Lazerin Metal Materiallar tərəfindən udulması – Dalğa Uzunluğu
Yuxarıdakı rəqəm otaq temperaturunda tez-tez istifadə olunan metalların əks etdirmə qabiliyyəti, absorbsiyası və dalğa uzunluğu arasındakı əlaqə əyrisini göstərir. İnfraqırmızı bölgədə dalğa uzunluğunun artması ilə udma dərəcəsi azalır və əks etdirmə qabiliyyəti artır. Əksər metallar 10,6um (CO2) dalğa uzunluğunda infraqırmızı işığı güclü şəkildə əks etdirir, 1,06um (1060nm) dalğa uzunluğunda infraqırmızı işığı isə zəif əks etdirir. Metal materiallar, mavi və yaşıl işıq kimi qısa dalğa uzunluqlu lazerlər üçün daha yüksək udma dərəcələrinə malikdir.
Lazerin Metal Materiallar tərəfindən udulması – Material Temperaturu və Lazer Enerji Sıxlığı
Nümunə olaraq alüminium ərintisi götürsək, material bərk olduqda, lazer udma dərəcəsi təxminən 5-7%, maye udma dərəcəsi 25-35% -ə qədərdir və açar deşik vəziyyətində 90% -dən çox ola bilər.
Materialın lazerə udulma dərəcəsi temperaturun artması ilə artır. Otaq temperaturunda metal materialların udma dərəcəsi çox aşağıdır. Temperatur ərimə nöqtəsinə yaxınlaşdıqda, onun udma dərəcəsi 40% ~ 60% -ə çata bilər. Temperatur qaynama nöqtəsinə yaxın olarsa, onun udma dərəcəsi 90% -ə çata bilər.
Lazerin Metal Materiallar tərəfindən udulması – Səthin Vəziyyəti
Adi udma dərəcəsi hamar metal səthdən istifadə etməklə ölçülür, lakin lazer qızdırmasının praktiki tətbiqlərində adətən yüksək əks etdirmə nəticəsində yaranan yalançı lehimləmədən qaçmaq üçün müəyyən yüksək əks etdirən materialların (alüminium, mis) udma dərəcəsini artırmaq lazımdır;
Aşağıdakı üsullardan istifadə edilə bilər:
1. Lazerin əks olunma qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq üçün müvafiq səthi təmizləmə proseslərinin qəbulu: prototip oksidləşmə, qumlama, lazerlə təmizləmə, nikel örtük, qalay örtük, qrafit örtük və s. materialın lazerin udulma dərəcəsini yaxşılaşdıra bilər;
Əsas, material səthinin pürüzlülüyünü artırmaqdır (bu, çoxlu lazer əksi və udma üçün əlverişlidir), həmçinin yüksək udma dərəcəsi ilə örtük materialını artırmaqdır. Lazer enerjisini udmaq və yüksək udma dərəcəsi materialları vasitəsilə əritmək və uçuculaşdırmaqla, materialın udulma dərəcəsini yaxşılaşdırmaq və yüksək əksetmə fenomeninin yaratdığı virtual qaynağı azaltmaq üçün lazer istiliyi əsas materiala ötürülür.
Göndərmə vaxtı: 23 noyabr 2023-cü il
